Om het hele boek te doorzoeken, voert u een term of woordgroep in op het onderstaande formulier
Bordetella pertussis en kinkhoest (pagina 1)
(Dit hoofdstuk heeft 3 pagina’s)
© Kenneth Todar, PhD
Bordetella pertussis, de verwekker van pertussis of kinkhoest. Gramkleuring. (CDC)
Bordetella pertussis
Hoophoest (pertussis) wordt veroorzaakt door de bacterie Bordetellapertussis. B. pertussis is een zeer kleine Gram-negatieve aërobe coccobacillus die alleen of in paren voorkomt. Het metabolisme is respiratoir, nooit fermentatief, en taxonomisch wordt Bordetella ingedeeld bij de “Gram-negatieve Aërobe Staven en Kokken” in Bergey’s Manual. Bordetella wordt niet bij een familie ingedeeld. De bacteriën zijn voedingssnel en worden gewoonlijk gekweekt op rijke media, aangevuld met bloed. Zij kunnen echter ook worden gekweekt in synthetisch medium, dat buffer, zouten, een aminozuur-energiebron en groeifactoren zoals nicotinamide (waarvoor een strikte eis bestaat) bevat. Zelfs op bloedagar groeit de organisme traag en duurt het 3-6 dagen om spitse kolonies te vormen.
Bordetella pertussis koloniseert de cilia van het ademhalingsepitheel van zoogdieren (figuur 1). Over het algemeen wordt aangenomen dat B. pertussis het weefsel niet binnendringt, maar recent onderzoek heeft aangetoond dat de bacterie in alveolaire macrofagen voorkomt. De bacterie is pathogeen voor de mens en mogelijk ook voor hogere primaten, en er is geen ander reservoir bekend. Kinkhoest is een betrekkelijk milde ziekte bij volwassenen, maar heeft een aanzienlijk sterftecijfer bij zuigelingen. Tot de invoering van immunisatie in de jaren 1930 was kinkhoest een van de meest voorkomende en ernstigste kinderziekten in de Verenigde Staten.
Pathogenese
De ziekte pertussis verloopt in twee stadia. Het eerste stadium, kolonisatie, is een aandoening van de bovenste luchtwegen met koorts, malaise en hoesten, die in intensiteit toeneemt over een periode van ongeveer 10 dagen. Tijdens dit stadium kan het organisme in grote aantallen worden gerecupereerd uit faryngeale culturen, en deze ernst en duur van de ziekte kunnen worden verminderd door antimicrobiële behandeling.Adhesiemechanismen van B. pertussis omvatten een “filamenteuzehemagglutinine” (FHA), een fimbriële structuur op het bacteriële oppervlak, en celgebondenpertussis-toxine (PTx). Korteafstandseffecten van oplosbare toxines spelen ook een rol bij de invasie tijdens de kolonisatiefase.
Figuur1. Kolonisatie van tracheale epitheelcellen door Bordetella pertussis
Het tweede of toxemische stadium van pertussis volgt op relatief weinig specifieke symptomen van het kolonisatiestadium. Het begint geleidelijk met langdurige en paroxysmale hoest die vaak eindigt in een karakteristieke inspiratoire gijp (whoop). Om het karakteristieke geluid van kinkhoest te horen, klik op whoop.wav (whoop.wav is copyright van Dr DougJenkinson, Nottingham, Engeland. www.whoopingcough.net). Tijdens dit tweede stadium kan B. pertussis zelden genezen worden, en antimicrobiële middelen hebben geen effect op de voortgang van de ziekte.Zoals hieronder beschreven, wordt dit stadium gemedieerd door een verscheidenheid van oplosbare toxines.
Kolonisatie
Studies naar B. pertussis en zijn adhesines hebben zich geconcentreerd op gekweekte mammacarcelen die de meeste kenmerken van gecilieerde epitheelcellen missen.Er zijn echter enkele algemeenheden getrokken. De twee belangrijkste kolonisatiefactoren zijn het filamenteuze hemagglutinine (FHA) en het pertussis toxine (PTx). Filamenteus hemagglutinine is een groot (220 kDa) eiwit dat filamenteuze structuren vormt op het celoppervlak. FHA bindt zich aan galactoseresidu’s op een gesulfateerd glycolipide, sulfatide genaamd, dat veel voorkomt op het oppervlak van gecilieerde cellen. Mutaties in het structurele FHA-gen verminderen het vermogen van het organisme om zich te koloniseren, en antilichamen tegen FHA bieden bescherming tegen infectie. Het is echter onwaarschijnlijk dat FHA het enige adhesine is dat betrokken is bij kolonisatie. Het structurele gen voor FHA is gekloond en tot expressie gebracht in E. coli, waardoor de mogelijkheid ontstaat het te produceren voor gebruik in een componentvaccin.
Een van de toxinen van B. pertussis, het pertussis toxine (PTx), is ook betrokken bij de hechting aan het tracheale epitheel. Pertussistoxine is een eiwit van 105 kDa dat bestaat uit zes subeenheden: S1, S2, S3, (2)S4, enS5.Het toxine wordt zowel uitgescheiden in de extracellulaire vloeistof als celgebonden.Sommige componenten van het celgebonden toxine (S2 en S3) fungeren alsadhesines, en blijken de bacterie aan gastheercellen te binden. S2 en S3 maken gebruik van verschillende receptoren op gastheercellen. S2 bindt zich specifiek aan een glycolipide, genaamd lactosylceramide, dat voornamelijk op de gecilieerde epitheelcellen wordt aangetroffen. S3 bindt aan een glycoproteïne dat voornamelijk op fagocyterende cellen wordt aangetroffen.
De S1-subeenheid van pertussis-toxine is de A-component met ADPribosylatingactiviteit, en de functie van S2 en S3 wordt geacht betrokken te zijn bij het binden van het intacte (extracellulaire) toxine aan het celoppervlak van het doelwit. Antilichamen tegen PTx-componenten verhinderen de kolonisatie van de trilcellen door de bacterie en bieden een doeltreffende bescherming tegen infectie. Pertussistoxine is dus duidelijk een belangrijke virulentiefactor in de initiële kolonisatiefase van de infectie.
Aangezien de S3-subeenheid van pertussistoxine in staat is zich te binden aan het oppervlak van fagocyten, en aangezien FHA zich zal hechten aan integrine CR3 op het oppervlak van fagocyten (de receptor voor complement C3b), is gespeculeerd dat de bacterie zich bij voorkeur zou kunnen binden aan fagocyten om zo zijn eigen afsplitsing te vergemakkelijken. De rol van een dergelijke zelf geïnitieerde fagocytose is niet duidelijk. Het is mogelijk dat bacteriën die via deze abnormale route worden opgenomen, niet de oxidatieve uitbarsting stimuleren die normaal gepaard gaat met de fagocytische opname van bacteriële cellen die door antilichamen of complement C3b zijn geopsoniseerd. Eenmaal in de cellen zouden de bacteriën andere toxinen kunnen gebruiken (b.v. adenylaat cyclase toxine) om de bactericide activiteiten van fagocyten te belemmeren. In ieder geval zijn er aanwijzingen dat Bordetella pertussis dit mechanisme kan gebruiken om als intracellulaire parasiet in de fagocyten binnen te dringen en daar te overleven. Als B.pertussis een intracellulaire parasiet is, zou dit verklaren waarom immuniteit tegen pertussiscorreleert met de aanwezigheid van specifieke cytotoxische T-cellen dan met de aanwezigheid van antilichamen tegen bacteriële producten.
B. pertussis produceert ten minste twee andere soorten adhesinen, twee soorten fimbriae en een niet-fimbriae-oppervlakte-eiwit dat pertactine wordt genoemd, maar hun rol bij adhesie en pathogenese is niet goed vastgesteld.
hoofdstuk vervolg
Volgende pagina